一種從美國(guó)山核桃餅粕及其外果殼中提取皂素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于皂素提取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從美國(guó)山核桃餅柏及其外果殼中提 取皂素的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 美國(guó)山核桃(Carya illinoensis (Wangenn. )K. Koch)，又名薄殼山核桃、長(zhǎng)山 核桃，為胡桃科山核桃屬高大喬木，是世界上重要的干果樹(shù)種之一。目前我國(guó)對(duì)美國(guó)山核桃 的開(kāi)發(fā)尚處在初級(jí)階段，主要集中在引種、栽培等方面，但是美國(guó)山核桃因其果仁大、易剝 殼、得仁率高，營(yíng)養(yǎng)素含量豐富等優(yōu)點(diǎn)，其種植面積在在逐年擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)美國(guó)山核桃種植主 要分布在浙江、河南和云南，種植總面積約1萬(wàn)畝，年產(chǎn)約1 〇噸左右，然而目前美國(guó)山核桃提 油后的餅柏和美國(guó)山核桃外果殼卻被直接丟棄，不僅浪費(fèi)了資源，而且還對(duì)環(huán)境造成污染。
[0003] 美國(guó)山核桃餅柏和被丟棄的外果殼含有皂素，而皂素具有抗氧化、抗菌消炎、抗病 毒、醒酒解毒、殺蟲(chóng)等功能活性。皂素可應(yīng)用于建材行業(yè)如在混凝土中加氣作穩(wěn)泡劑，也可 制作成多孔石膏板、含氣泡的輕質(zhì)建筑材料和優(yōu)良的隔熱，隔音材料，纖維板工業(yè)的石蠟乳 化阻燃建筑材料等;應(yīng)用于紡織業(yè)如用于羊毛衫洗滌劑生產(chǎn)，具有泡沫低、去污力強(qiáng)，弱酸 性等優(yōu)點(diǎn)。皂素的用途非常之廣泛，市場(chǎng)潛力大，極具開(kāi)發(fā)價(jià)值，但目前皂素及其相關(guān)產(chǎn)品 市場(chǎng)上并不多見(jiàn)，也未見(jiàn)有從美國(guó)山核桃餅柏和被丟棄的外果殼中提取皂素的公開(kāi)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)【背景技術(shù)】中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種從美國(guó)山核桃餅柏及 其外果殼中提取皂素的方法，達(dá)到有效地利用美國(guó)山核桃仁提油后的餅柏和外果殼，減少 對(duì)環(huán)境的污染，有效地利用資源，進(jìn)而提高美國(guó)山核桃的附加值，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種從美國(guó)山核桃餅柏及其外果殼中提取皂素的方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 美國(guó)山核桃餅柏的制備:將榨油后的美國(guó)山核桃餅柏放置在室溫下12h，在烘箱中干 燥至恒重，-20 °C保存待用； 2) 美國(guó)山核桃外果殼的預(yù)處理:將美國(guó)山核桃外果殼放入粉碎機(jī)中粉碎成粉末，過(guò)40 目篩，然后放入恒溫烘箱中105°C干燥至恒重，-20°C保存待用； 3) 皂素提取:稱取上述美國(guó)山核桃餅柏和/或外果殼樣品在下述條件下提取:提取溶劑 為體積濃度為60%的乙醇，料液比為1:10-15，在60 °C水浴中提取60-90min;過(guò)濾得到皂素提 取液。
[0006] 作為優(yōu)選，當(dāng)用美國(guó)山核桃餅柏來(lái)提取皂素時(shí)，其提取條件為：乙醇溶液的體積濃 度為60%，提取時(shí)間為90min，料液比為1:10,提取溫度為60°C ;當(dāng)用美國(guó)山核桃外果殼來(lái)提 取皂素時(shí)，其提取條件為：乙醇溶液的體積濃度為60%，提取時(shí)間為60min，料液比為1:15，提 取溫度為60°C。在此條件下餅柏皂素提取率達(dá)13.02%;外果殼皂素提取率為25.19%。
[0007] 所述的一種從美國(guó)山核桃餅柏及其外果殼中提取皂素的方法，其特征在于還包括 皂素粗提液的純化，所述純化方法為：以美國(guó)山核桃餅柏及其外果殼皂素粗提液為原料，采 用絮凝-沉淀法提純其中的皂素。
[0008] 所述的一種從美國(guó)山核桃餅柏及其外果殼中提取皂素的方法，其特征在于所述絮 凝-沉淀法如下:先在皂素粗提液中加入1%的殼聚糖溶液進(jìn)行絮凝處理，加入量為皂素粗提 液體積的16%;離心后，在絮凝離心后的水溶液中加入質(zhì)量為3%的氧化鈣沉淀劑沉淀皂素， 最后用碳酸氫銨作為轉(zhuǎn)化劑釋放皂素，用碳酸氫銨加入量為2.5倍質(zhì)量的氧化鈣量，釋放溫 度為50°C，釋放時(shí)間為1.5h，最終得到純化后的皂素。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1乙醇濃度對(duì)皂素提取率的影響； 圖2提取時(shí)間對(duì)皂素提取率的影響； 圖3料液比對(duì)皂素提取率的影響； 圖4提取溫度對(duì)皂素得率的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0011] 實(shí)施例1 1材料與方法 1.1實(shí)驗(yàn)材料、試劑與儀器 1.1.1試驗(yàn)材料 當(dāng)年浙江臨安產(chǎn)的美國(guó)山核桃。
[0012]實(shí)驗(yàn)試劑 石油醚、濃硫酸、乙醇、香草醛(分析純），上海源葉生物科技有限公司；茶皂素標(biāo)準(zhǔn)品 (純度98%)，上海源葉生物科技有限公司。
[0013] 試驗(yàn)設(shè)備 FW -100型萬(wàn)能便攜式高速粉碎機(jī);DGG-9053AD型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、DK-S26型電 熱恒溫水浴鍋(上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋(上海成光儀器有限 公司）；SHZ-D(III)循環(huán)水式真空栗(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；FM70A型制冰機(jī)； VIS-7220型分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）;AL104電子天平(上海梅特勒一 托利多儀器有限公司）。
[00M]試驗(yàn)方法 1.2.1美國(guó)山核桃餅柏的制備 將美國(guó)山核桃去殼，然后在50 °C電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥12h。取應(yīng)用溶劑提取法榨 油后的美國(guó)山核桃餅柏放置在室溫下12h，揮去殘留的溶劑，在烘箱中干燥至恒重，-20°C保 存待用。
[0015]美國(guó)山核桃外果殼的預(yù)處理 將美國(guó)山核桃外果殼放入粉碎機(jī)中粉碎成粉末，過(guò)40目篩，然后放入恒溫烘箱中105°C 干燥至恒重，-20°C保存待用。
[0016]皂素提取 分別準(zhǔn)確稱取5.000g樣品（美國(guó)山核桃餅柏和外果殼）按照劉昌盛等人[7_9]的方法對(duì) 阜素進(jìn)行提取。
[0017] 試驗(yàn)設(shè)計(jì) (1)單因素試驗(yàn) 單因素實(shí)驗(yàn)中主要考察物料比、提取時(shí)間、提取溫度、乙醇濃度四個(gè)因素分別對(duì)皂素提 取的影響。
[0018] (2)正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素試驗(yàn)得到的試驗(yàn)結(jié)果，以乙醇濃度、提取時(shí)間、提取溫度、料液比為試驗(yàn)因 素，每個(gè)因素選取3個(gè)水平，每個(gè)處理2個(gè)平行，選取L9( 34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)。
[0019]皂素得率的測(cè)定 (1)皂素標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制:精確稱取茶皂素標(biāo)準(zhǔn)品l〇mg，用體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇水溶液 溶解并定容至10mL，搖勻即配置成lmg/mL溶液。準(zhǔn)備5支干凈的10mL具塞試管并標(biāo)號(hào)，分別 吸取此溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mL于試管中，依次分別加入體積分?jǐn)?shù)50%的乙醇水溶液 0.4、0.3、0.2、0.1、0.0 mL，0.5mL 0.08g/mL香草醛乙醇溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)77%硫酸水溶液4mL， 搖勻后，60°C條件下水浴加熱15min，在冰水浴中放置lOmin之后取出置于室溫下，于549nm 波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，以其為縱坐標(biāo)，皂素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程y= 0.9689x+0.0056 ,R2=0.9992 〇
[0020] (2)測(cè)定皂素的含量:吸取稀釋過(guò)后的皂素提取液O.lmL于10mL具塞試管中，加入 體積分?jǐn)?shù)50%的乙醇溶液0.4mL并搖勻，再按照上述方法以試劑空白為參比 [9]，在吸收波長(zhǎng) 為549nm下 測(cè)量吸光度，并記錄數(shù)據(jù)。測(cè)吸光值時(shí)，每個(gè)樣品重復(fù)三次。
[0021] (3)皂素含量計(jì)算：根據(jù)顯色液吸光度值，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的皂素質(zhì)量，按 公式1計(jì)算阜素含量，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)表示。
[0022] 皂素提取率=ch ?熱 公式1 試中c-------從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的皂素濃度，mg/mL; V 樣品提取液總體積，mL; m-------樣品質(zhì)量，g· 2結(jié)果與分析 2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果 2.1.1乙醇濃度對(duì)皂素提取效果的影響 稱取處理好的5g美國(guó)山核桃餅柏和外果殼，分別放在100mL三角瓶中。在提取溫度為80 °C，提取時(shí)間為60min，提取次數(shù)為2次，料液比為1:10,乙醇濃度分別為0%、20%、40%、60%、 80%、96%提取皂素，并在波長(zhǎng)549nm下按照香草醛-濃硫酸法測(cè)吸光值，根據(jù)公式1計(jì)算皂素 得率，測(cè)定結(jié)果如圖1所示。
[0023] 從圖1可以看出，餅柏皂素得提取率隨著乙醇濃度的增加而逐漸增加，當(dāng)乙醇水 溶液的體積分?jǐn)?shù)超過(guò)60%以后，皂素得率開(kāi)始有下降趨勢(shì)。外果殼皂素提取率有類似的規(guī) 律，但極值出現(xiàn)在乙醇濃度為80%。在試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)，乙醇濃度越低，提取液的顏色越 深。說(shuō)明提取液中雜質(zhì)的含量較高，這就會(huì)給后續(xù)的純化過(guò)程增加困難 [12^13]。因此從餅柏 提取皂素的最佳乙醇濃度是60%，最終選擇乙醇濃度為40%、60%、80%三個(gè)水平進(jìn)行正交試 驗(yàn);從外果殼提取皂素的最佳乙醇濃度是60%，正交試驗(yàn)中選擇乙醇濃度60%、80%、96%。
[0024]提取時(shí)間對(duì)皂素提取效果的影響 按照前面的處理方式，在提取條件為：乙醇濃度70%，料液比1:10，提取溫度80°C，提取 時(shí)間分別為15 min、30 min、60 min、90 min、120 min、150